BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC GÒ CÁT
BẰNG QUÁ TRÌNH UV/O3

Giáo viên hướng dẫn: Ks. VŨ VĂN QUANG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHẬT NAM
Lớp: DH07MT
MSSV : 07127088

Tp.HCM, tháng 7 năm 2011


LỜI CÁM ƠN

Đầu tiên em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy
KS.Vũ Văn Quang và cô TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng đã tận tình chỉ dẫn
những kiến thức, phương pháp tư duy quý báu trong suốt quá trình thực hiện
luận án này.
Ngày tháng học tập dưới mái trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã
trang bị cho em không chỉ kiến thức chuyên ngành quý giá mà còn rất nhiều kĩ
năng sống và làm việc để em có hành trang vững chắc bước vào đời.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện Môi trường và Tài
nguyên đã tận tình truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho em trong suốt quá

nghiệm đã xác định điều kiện tối ưu (pH 9,06 hàm lượng O3 sử dụng là 18
mg/h với bước sóng đèn UV là 254 nm) của quá trình xử lý màu và COD
trong nước thải bằng hệ UV/O3 cho thấy: hiệu quả xử lý màu có thể đạt tới
100% và COD có thể đạt tới 80% trong 120 phút.
Đề tài đã nghiên cứu bổ sung thêm xúc tác H2O2 vào quá trình quang
hóa nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của quá trình quang hóa đồng thời rút ngắn
thời gian phản ứng.

ii


Bộ Giáo Dục & Đào Tạo

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
===oOo===

KHOA MÔI TRƯỜNG& TÀI NGUYÊN
**************

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN
KHOA

: MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

NGÀNH
: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN .......................................................................................................... i
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ...................................................................................... ii
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN........................................................................... iii
MỤC LỤC ............................................................................................................. iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC .............................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. ix
1.1.

Đặt vấn đề .................................................................................................. 1

1.2.

Mục tiêu khóa luận ..................................................................................... 1

1.3.

Nội dung khóa luận ..................................................................................... 2

1.4.

Phương pháp thực hiện ............................................................................... 2

1.5.

Đối tượng và phạm vi đề tài ........................................................................ 2

Tình hình trong nước ........................................................................... 9

3.1.

Thành phần và tính chất của nước thải được sử dụng trong nghiên cứu ..... 10

3.2.

Mô hình nghiên cứu .................................................................................. 10

Quy tắc hoạt động của mô hình .............................................................................. 10
3.3.

Hóa chất và thiết bị phụ trợ ....................................................................... 11

3.3.1.

Hóa chất ............................................................................................ 11

3.3.2.

Thiết bị phụ trợ ................................................................................. 11
iv


3.4.

Nội dung nghiên cứu................................................................................. 11

3.4.1. Đánh giá thực nghiệm khả năng xử lý nước rỉ rác sau quá trình xử lý

4.2.2.

Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng O3 ............................................. 19

4.2.3.

So sánh hiệu quả xử lý hệ O3 đối với 3 loại nước thải ....................... 20

4.3. Đánh giá khả năng xử lý nước rỉ rác sau quá trình xử lý sinh học trên hệ
UV/O3 ................................................................................................................ 22
4.3.1.

Đánh giá ảnh hưởng của pH .............................................................. 22

4.3.2.

Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng O3 ............................................. 23

4.3.3.

So sánh hiệu quả xử lý hệ UV/O3 đối với 3 loại nước thải ................ 25

4.4.

So sánh 3 hệ oxy hóa ................................................................................ 26

4.4.1.

Màu .................................................................................................. 26


v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AOPs

: Quá trình oxy hóa nâng cao – Advanced Oxidation Process

BOD

: Nhu cầu oxy sinh học - Biological Oxygen Demand

BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường
COD

: Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand

HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải
QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

SS

: Chất rắn lơ lửng - Suspended Solids

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

Hình 2. 1. Chiều hướng biến đổi phần hữu cơ trong nước rỉ rác và tỷ lệ phần hữu cơ
không bị phân hủy sinh học so với phần bị phân hủy sinh học theo thời gian chôn lấp
rác (tuổi bãi rác) ........................................................................................................... 6
Hình 3. 1.Mô hình oxy hóa nâng cao quang hóa – ozone ............................................. 73

Hình 4. 1 Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất khử màu trên hệ UV ......... 15
Hình 4. 2Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất xử lý COD trên hệ UV ...... 16
Hình 4. 3So sánh hiệu suất khử màu trên hệ UV với 3 loại nước thải ...................... 17
Hình 4. 4 So sánh hiệu suất xử lý COD trên hệ UV với 3 loại nước thải ................. 17
Hình 4. 5. Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất khử màu trên hệ O3 ......... 18
Hình 4. 6. Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất xử lý COD trên hệ O3 ...... 18
Hình 4. 7. Ảnh hưởng của hàm lượng O3 đến hiệu suất khử màu trên hệ O3............ 20
Hình 4. 8. Ảnh hưởng của hàm lượng O3 đến hiệu suất xử lý COD trên hệ O3 ........ 20
Hình 4. 9. So sánh hiệu quả khử màu trên hệ O3 của 3 loại nước thải ..................... 21
Hình 4. 10. So sánh hiệu quả xử lý COD trên hệ O3 của 3 loại nước thải................ 21
Hình 4. 11. Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất khử màu trên hệ UV/O3 . 22
Hình 4. 12. Ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất xử lý COD trên hệ UV/O3
............................................................................................................................... 22
Hình 4. 13. Ảnh hưởng của hàm lượng O3 đến hiệu suất khử màu trên hệ UV/O3 ... 24
Hình 4. 14. Ảnh hưởng của hàm lượng O3 đến hiệu suất xử lý COD trên hệ UV/O3 24
Hình 4. 15. So sánh hiệu quả khử màu trên hệ UV/O3 với 3 loại nước thải ............. 25
Hình 4. 16. So sánh hiệu quả xử lý COD trên hệ UV/O3 với 3 loại nước thải .......... 25
Hình 4. 17. So sánh hiệu quả xử lý màu trên 3 hệ mô hình với nước thải sau lắng .. 26
Hình 4. 18. So sánh hiệu quả xử lý màu trên hệ 3 mô hình với nước thải sau kị khí. 26
Hình 4. 19. So sánh hiệu quả xử lý màu trên 3 hệ mô hình với nước thải sau hiếu khí
............................................................................................................................... 27
Hình 4. 20. So sánh hiệu suất xử lý COD trên 3 mô hình với nước thải sau lắng ..... 28

viii


cần phải quan tâm đên một lượng nước rò rỉ ra từ các bãi rác (nước rỉ rác).
Lượng nước này mang một hàm lượng ô nhiễm rất cao; nếu không được xử lý
đúng mức thì nó có thể thâm nhập vào môi trường đất sau đó đi vào các mạch
nước ngầm làm ô nhiễm nước ngầm và có thể làm biến đổi đặc tính của đất.
Ở Châu Âu và các nước trên thế giới người ta đã quan tâm đến vấn đề xử
lý rác và nước rác từ lâu. Còn ở nước ta, vấn đề xử lý nước rác mới được quan
tâm gần đây. Thành phần nước rác rất phức tạp trong đó ô nhiễm chất hữu cơ
là chủ yếu, bên cạnh đó còn ô nhiễm vô cơ. Nước rác rò rỉ có chứa lượng lớn
hợp chất chất hữu cơ, vì vậy không thể đơn thuần chọn phương pháp xử lý
sinh học để xử lý loại nước này mà ta phải lựa chọn các công nghệ cao
(Advanced Technologies) để hỗ trợ các công nghệ truyền thống để xử lý nước
thải. Các công nghệ cao xuất hiện trong những thập kỷ gần đây đã được ứng
dụng trong công nghệ xử lý nước và nước thải. Trong đó, nổi bật là:
- Công nghệ lọc màng (Membrane Filtration Technologies).
- Công nghệ khử trùng bằng bức xạ tử ngoại (Ultraviolet Irradiation
Disinfection).
- Công nghệ phân hủy khoáng hóa các chất ô nhiễm hữu cơ bằng các quá
trình oxy hóa nâng cao. (Advanced Oxidation Processes – AOPs)
1.2.

Mục tiêu khóa luận
Hiện nay, các đánh giá về công nghệ xử lý nước rác ở Việt Nam chưa

nhiều.Vấn đề lớn nhất của nước thải này chính là nồng độ COD quá cao, độ
màu lớn, để xử lý đòi hỏi phải kết hợp nhiều công nghệ khác nhau (cơ học,

1


hóa lý, sinh học) rất phức tạp và tốn kém mà đôi khi hiệu quả mang lại không


-

Phương pháp phân tích mẫu: Thu mẫu, bảo quản, phân tích các chỉ
tiêu theo các phương pháp tiêu chuẩn [16], [31].( Phân tích mẫu tại
phòng thí nghiệm môi trường Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, Đại
Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 142 Tô Hiến Thành, quận 10).
-

Phương pháp thực nghiệm trên mô hình phòng thí nghiệm: Để đánh
giá hiệu quả xử lý màu và COD trong nước thải rỉ rác Gò Cát bằng hệ
quang hóa UV/O3.

-

Phương pháp xử lý số liệu: thống kê, thể hiện các số liệu dưới dạng
bảng biểu, đồ thị; nhận xét và đánh giá các thông số; xử lý, báo cáo kết
quả.

1.5.

Đối tượng và phạm vi đề tài

Đánh giá khả năng xử lý của 3 quá trình oxy hóa : UV/O3, O3,UV.
2


Nước rỉ rác của bãi chôn lấp Gò Cát được lấy sau 3 giai đoạn :
-


nước rỉ rác này chứa nhiều thành phần hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Ngược
lại ở các bãi rác thời gian chôn lấp lâu (>10 năm) nước rỉ rác có trị số COD
tương đối thấp(100-500 mg/L), đồng thời tỷ số BOD/COD cũng thấp (C=O) làm cho phân tử axit humic vàfulvic có ái lực càng hóa
(chelate) với các ion đa hóa trị như Mg2+, Ca2+ và Fe2+.hoặc một số ion kim
loại nặng khác tạo thành một phức chất cấu trúc cồng kềnh. Axit Fulvic có
trọng lượng phân tử thấp hơn trọng lượng phân tử axit humic, ngược lại, tính
axit của axit fulvic cao hơn của axit humic. Đặc tính quan trọng củanhất của
các axit fulvic và humic là chúng là những polyme mang màu (pigmented
polymers), từ màu vàng đậm đến nâu đen, làm cho nước rỉ rác luôn có màu
nâu sẫm, là thành phần hữu cơ khó xử lý nhất trong nước rỉ rác.
Cùng với thời gian chôn lấp rác, phần hữu cơ trong nước rỉ rác giảm dần,
nhưng tỷ lệ thành phần các chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học lại tăng

đổi. Thời gian chôn lấp càng lâu, tuổi của bãi rác càng già, pha mêtan sẽ càng
chiếm phần chủ yếu. Ngược lại, tuổi bãi rác chôn lấp càng trẻ, pha axit chiếm
phần ưu thế. Có thể căn cứ vào tỷ số BOD/COD trong các giới hạn sau để
phân biệt các giai đoạn xảy ra trong bãi rác chôn lấp :
- Pha axit: BOD/COD ≥ 0,4
- Pha chuyển tiếp : 0,4 > BOD/COD > 0,2
- Pha mêtan : BOD/COD ≤ 0,2
2.1.2. Đặc tính nước rỉ rác Gò Cát
Bảng 2. 2. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Gò Cát

Qua khảo sát trong khoảng thời gian tháng 3/2006 và tháng 7/2006 của
Nhà máy xử lý nước rác Gò Cát cho thấy thành phần và tính chất của nước rỉ
rác ở Công trường chôn lấp rác Gò Cát nằm trong giới hạn sau (bảng 2.2):

7


Những số liệu trên đây cho thấy nước rỉ rác Công trường chôn lấp rác Gò
Cát thuộc loại đã chuyển sang tuổi trung bình, đặc trưng ở độ pH không có
tính axit(pH~7); hàm lượng COD không quá cao như nước rác ở độ tuổi trẻ
(>20.000 mg/L) và cũng không quá thấp như nước rác ở độ tuổi cao (
Các quá trình oxy hóa nâng cao (AOP) được xuất hiện trên thế giới chỉ
từ những năm 1990 trở lại đây và được áp dụng để xử lý nước và nước thải
nhằm đáp ứng những yêu cầu mới về chất lượng nước uống và nước sinh hoạt
cũng như những yêu cầu khắt khe hơn trước về tiêu chuẩn nước thải của các
ngành sản xuất công nghiệp. Các quá trình oxy hóa nâng cao ngày nay đã trở
thành một giải pháp không thể thiếu được bên cạnh những công nghệ truyền
thống để xử lý chất ô nhiễm hữu cơ độc hại, khó hoặc không thể phân hủy sinh
học, hiện diện trong các nguồn nước ngầm, nước mặt , nước thải đô thị và
công nghiệp với các nồng độ từ rất thấp (vi ô nhiễm) đến rất cao. Một số đề
tàiđánh giá điển hình về quá trình oxy hóa nâng cao ( phụ lục 1A)
2.3.2. Tình hình trong nước
Ở nước ta, công nghệ xử lý nước và nước thải dựa trên các quá trình oxy
hóa nâng cao còn đang rất mới mẻ, không những chưa được áp dụng vào thực
tế mà thậm chí còn chưa có tài liệu chuyên khảo về vấn đề này. Trước tình
hình đó, nhiều đánh giá về quá trình oxy hóa nâng cao trong xử lý nước thải đã
được tiến hành và đã thành công bước đầu áp dụng để xử lý nước thải sản xuất
hóa chất bảo vệ thực vật, sản xuất bột giấy, chế biến cao su và dệt nhuộm ở
thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bình Dương. Một số đề tài đánh giá ở
trong nước(Phụ lục 1B).

9


Chương 3:NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
3.1. Thành phần và tính chất của nước thải được sử dụng trong nghiên
cứu
3.2. Mô hình nghiên cứu
Mô hình oxy hóa nâng cao quang hóa – ozone(phụ lục 1.2)
Quy tắc hoạt động của mô hình

được cấp vào từ tâm đáy bể qua hệ thống đá bọt và máy phát ozone
nhằm khuếch tán tối đa lượng ozone hòa tan vào nước. Phần khí O3 dư
sẽ được thoát qua van thoát khí dư nằm trên mặt trên của bình phản
ứng. Phần khí dư sẽ được dẫn vào từ tâm đáy bình hấp thụ khí dư (5)
chứa 500 ml dung dịch KI 10% qua hệ thống đá bọt nhằm hấp thu tối
đa lượng ozone dư vào trong dung dịch.

-

Thời gian đánh giá trong 120 phút, tiến hành lấy mẫu định kỳ tại các
thời điểm 20, 40, 60, 80, 100 và 120 phút thông qua van xả đáy dưới
10


phần đáy của bình phản ứng. Mẫu nước được đem đi phân tích các chỉ
tiêu COD, độ màu, …. Phục vụ cho quá trình đánh giá.
3.3. Hóa chất và thiết bị phụ trợ
3.3.1. Hóa chất( Phụ lục 2.3A)
3.3.2. Thiết bị phụ trợ( Phụ lục 2.3B)
3.4. Nội dung đánh giá
3.4.1. Đánh giá thực nghiệm khả năng xử lý nước rỉ rác sau quá trình xử
lý sinh học trên hệ UV
3.4.1.1. Đánh giá ảnh hưởng của pH
Cách tiến hành:
-

Lấy 3 lít nước thải cho vào 6 cốc thủy tinh 600 ml, các cốc đều có cùng
nồng độ COD và độ màu là 400 mg/lvà 1500 Pt – Co. Dùng H2SO4
0,025N và NaOH 1N điều chỉnh pH của các cốc theo các khoảng pH
khác nhau lần lượt là 3,0; 5,0; 7,0; 9,0; 11;

11


H2SO40,025N và NaOH 1N điều chỉnh pH của các cốc theo các khoảng
pH khác nhau lần lượt là 3,0; 5,0; 7,0; 9,0; 11;
-

Tiến hành thí nghiệm lần lượt với từng khoảng pH khác nhau. Dùng
máy bơm bơm nước thải trong cốc 01 vào hệ thống phản ứng, sau khi
tiến hành thí nghiệm, lấy mẫu, đo đạc kết quả sẽ tiếp tục bơm nước thải
từ cốc 02 vào hệ thống phản ứng, cứ tiến hành tuần tự cho đến hết cốc
06. Điều chỉnh hàm lượng O3 cố định ở mức 18 mg/h,

-

Thời gian thực hiện cho mỗi lần thí nghiệm là 120 phút, cứ 20 phút lấy
mẫu 01 lần tại các thời điểm 20, 40, 60, 80, 100 và 120 phút. Mẫu tại
thời điểm 0 được lấy trước khi khí ozone được sục vào;

-

Tổng số mẫu cần phân tích: COD (35 mẫu) và độ màu (35 mẫu)

3.4.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng O 3
Cách tiến hành:
-

Chuẩn bị 03 lít nước thải với nồng độ COD và độ màu là 400 mg/lvà
1500 Pt – Co. Dùng H2SO4 0,025N và NaOH 1N điều chỉnh pH của
nước thải theo pH đã tìm ra ở thí nghiệm trên;


H2SO40,025N và NaOH 1N điều chỉnh pH của các cốc theo các khoảng
pH khác nhau lần lượt là 3,0; 5,0; 7,0; 9,0; 11;
-

Tiến hành thí nghiệm lần lượt với từng khoảng pH khác nhau. Dùng
máy bơm bơm nước thải trong cốc 01 vào hệ thống phản ứng, sau khi
tiến hành thí nghiệm, lấy mẫu, đo đạc kết quả sẽ tiếp tục bơm nước thải
từ cốc 02 vào hệ thống phản ứng, cứ tiến hành tuần tự cho đến hết cốc
06;

-

Thời gian thực hiện cho mỗi lần thí nghiệm là 120 phút, cứ 20 phút lấy
mẫu 01 lần tại các thời điểm 20, 40, 60, 80, 100 và 120 phút. Mẫu tại
thời điểm 0 được lấy trước khi chiếu đèn UV;

-

Tổng số mẫu cần phân tích: COD (35 mẫu) và độ màu (35 mẫu)

3.4.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng O 3
Cách tiến hành:
-

Chuẩn bị 03 lít nước thải với nồng độ COD và độ màu là 400 mg/lvà
1500 Pt – Co. Dùng H2SO4 0,025N và NaOH 1N điều chỉnh pH của
nước thải theo pH đã tìm ra được;

-

- Sau lắng : UV/O3,O3, UV
- Kị khí : UV/O3,O3, UV
- Hiếu khí : UV/O3,O3, UV

14